強冬性甘藍型油菜種質(zhì)資源的主要品質(zhì)性狀研究

張亞宏，范提平，武軍艷，雷建明，張 巖，張建學，王芙蓉，張桂榮，付雅麗

(天水市農(nóng)業(yè)科學研究所1，天水 741001)(甘肅農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院2，蘭州 730070)(石家莊市農(nóng)林科學研究院3，石家莊 050041)

油菜是我國食用植物油脂和植物蛋白的主要來源[1]。隨著人們生活水平的提高，油菜品質(zhì)越來越受到人們的重視。油菜品質(zhì)改良的主要目的是降低芥酸含量提高菜油的營養(yǎng)價值，降低硫苷含量提高餅粕的利用價值。隨著研究的深入，油菜品質(zhì)改良的目標由單純的“雙低”到目前的“四高三低兩適中”，不僅要實現(xiàn)低芥酸、低硫苷，還要進一步改良脂肪酸組成，實現(xiàn)高油(或高油+高蛋白)、高油酸、高植物甾醇、高維生素E、中亞油酸、中亞麻酸、低芥酸、低飽和脂肪酸、低硫苷，將菜油改良為最適宜人體健康的植物油[2]。

甘藍型油菜原產(chǎn)于歐洲，20世紀50年代引入我國，以其優(yōu)異的抗病性、豐產(chǎn)性和優(yōu)良的品質(zhì)迅速替代了白菜型冬油菜，成為我國油菜生產(chǎn)中播種面積最大的類型[9]。目前，甘藍型冬油菜種質(zhì)資源品質(zhì)性狀的研究集中在脂肪酸[2-9]、蛋白質(zhì)[9]、含油量[10-14]等方面。李殿榮等[6,11]應用“高油種質(zhì)+化學誘導雄性不育”的雜交育種模式，將雜交種的含油量從40%提高到50%，種質(zhì)材料含油量由40%提高到60%左右，最高達63.8%，并預測油菜含油量可達70%以上。傅壽仲等[12]應用雜交+系統(tǒng)選育的方法創(chuàng)制出含油量達到50%的甘藍型油菜新種質(zhì)。姚琳等[9]通過對甘藍型油菜油酸、亞油酸、亞麻酸和蛋白質(zhì)含量的變異分析發(fā)現(xiàn)油酸含量與亞油酸、蛋白質(zhì)含量極顯著負相關，亞油酸含量與蛋白質(zhì)含量極顯著正相關。我國北方地區(qū)冬寒春旱，冬油菜產(chǎn)區(qū)以白菜型油菜為主，甘藍型冬油菜不能安全越冬，限制了甘藍型冬油菜在該區(qū)域的發(fā)展[15-20]。但甘藍型冬油菜具有優(yōu)質(zhì)、抗倒伏性強及產(chǎn)量高等優(yōu)點，因此天水市農(nóng)業(yè)科學研究所以高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗寒為目標，通過品種間雜交、系統(tǒng)選擇、自交純化，創(chuàng)制出了強冬性甘藍型油菜種質(zhì)資源，為北方冬油菜產(chǎn)區(qū)甘藍型冬油菜新品種的選育提供了資源基礎。本研究對強冬性甘藍型油菜種質(zhì)資源的含油量、硫苷、蛋白質(zhì)及脂肪酸組成進行測定和分析，篩選出綜合品質(zhì)表現(xiàn)優(yōu)秀、具有特異性的種質(zhì)資源材料，為甘藍型冬油菜親本選配及種質(zhì)創(chuàng)新提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

供試材料由天水市農(nóng)業(yè)科學研究所提供，共109份強冬性甘藍型油菜種質(zhì)資源。

1.2 實驗方法

實驗于2019—2020年在天水市農(nóng)科所中梁實驗站進行。2019年8月30日開溝條播，采用完全隨機區(qū)組實驗設計，3次重復，每份材料播種2行，行長1.5 m，行距0.4 m，株距0.1 m。田間管理同大田生產(chǎn)。2020年花期每品種每小區(qū)隨機選取10株套袋隔離自交，成熟后單收、單脫，種子干燥后每份材料精選5 g左右的飽滿種子用于品質(zhì)檢測。

1.3 指標測定

采用3700型Foss NIR System近紅外光譜儀測定油菜籽粒含油量、蛋白質(zhì)、硫苷、油酸(C18∶1)、亞油酸(C18∶2)、亞麻酸(C18∶3)、芥酸(C22∶1)、飽和脂肪酸等。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用Excel2007和DPS軟件對實驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 強冬性甘藍型油菜的主要品質(zhì)性狀

由圖1可知，109份強冬性甘藍型油菜種質(zhì)資源的主要品質(zhì)性狀變異豐富，含油量、蛋白質(zhì)、油酸等8個性狀均呈近似正態(tài)分布。其中含油量在38.80%～49.97%之間，平均43.44%。含油量大于45%的資源有34份，占參試材料的31.19%，含油量大于47%的材料有9份，占參試材料的8.26%。硫苷含量在9.64～132.69 μmol/g之間，平均41.51 μmol/g，硫苷含量最低的是212157，硫苷僅為9.64 μmol/g，硫苷含量最高的是212135，硫苷含量高達132.69 μmol/g。109份種質(zhì)資源中硫苷含量低于30 μmol/g的有59份，占參試材料的54.13%。蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)在21.20%～29.97%之間，平均為25.33%，蛋白質(zhì)含量最高的是212136，蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)達29.97%，接下來依次為212197、212125、212188、212135、212138、212126，蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)依次為29.53%、28.64%、28.63%、28.30%、28.08%、28.04%。蛋白質(zhì)含量最低的是212113，蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為21.20%。

圖1 強冬性甘藍型油菜種質(zhì)資源群體的主要品質(zhì)性狀的正態(tài)分布

強冬性甘藍型油菜在脂肪酸各成分中，以油酸含量較高，平均占脂肪酸總量的55.50%，油酸含量最高的是212155，油酸質(zhì)量分數(shù)達64.61%，油酸質(zhì)量分數(shù)大于60%的有36份，占參試材料的33.03%；亞油酸第2，平均為19.97%，亞油酸含量最高的是212197，亞油酸質(zhì)量分數(shù)達28.99%，亞油酸質(zhì)量分數(shù)大于20%的有54份，占參試材料的49.54%；亞麻酸第3，平均為11.95%，亞麻酸含量最高的是212116，亞麻酸質(zhì)量分數(shù)達14.44%，亞麻酸質(zhì)量分數(shù)大于14%的有7份，占參試材料的6.42%；芥酸第4，平均為7.41%，芥酸質(zhì)量分數(shù)低于1%的有2份，212201和212173，芥酸質(zhì)量分數(shù)分別為0.24%、0.68%，芥酸質(zhì)量分數(shù)大于1%小于3%的有6份，芥酸質(zhì)量分數(shù)大于3%小于10%的材料有89份，占參試材料的81.65%，芥酸質(zhì)量分數(shù)大于10%的材料有12份，占參試材料的11.01%；飽和脂肪酸(棕櫚酸+硬脂酸)質(zhì)量分數(shù)最低，平均為5.34%。

2.2 甘藍型冬油菜品質(zhì)性狀變異分析

由表1可知，109份甘藍型冬油菜的油脂、蛋白質(zhì)、油酸、亞油酸、亞麻酸及飽和脂肪酸質(zhì)量分數(shù)分別為43.44%、25.33%、55.50%、19.97%、11.95%、7.41%和5.34%。8個品質(zhì)性狀的變異系數(shù)在6.56～89.11之間，其中含油量變幅33.80%～49.97%，變異系數(shù)為6.56；硫苷含量變幅為9.54～132.69 μmol/g，極差為123.14，變異系數(shù)為71.94；蛋白質(zhì)變幅為21.20%～29.97%，極差為8.77，變異系數(shù)為6.56。5種脂肪酸中油酸含量變幅為19.43%～64.61%，變異系數(shù)為15.62；亞油酸含量變幅為14.51%～28.99%，變異系數(shù)為11.71；亞麻酸含量變幅為8.85%～14.44%，變異系數(shù)為9.32；芥酸含量變幅0.24%～34.40%，變異系數(shù)為89.11；飽和脂肪酸含量變幅最小，質(zhì)量分數(shù)最低為3.96%，最高為6.46%，變異系數(shù)為8.02。

表1 強冬性甘藍型油菜主要品質(zhì)性狀的變異系數(shù)

2.3 品質(zhì)性狀間相關性分析

由表2可知，強冬性甘藍型冬油菜8個品質(zhì)性狀之間相關性顯著。其中含油量與油酸極顯著正相關(r=0.28)，與硫苷(r=-0.47)、蛋白質(zhì)(r=-0.55)、亞油酸(r=-0.46)極顯著負相關；硫苷與蛋白質(zhì)(r=0.25)、亞麻酸(r=0.35)、芥酸(r=0.40)極顯著正相關，與油酸(r=-0.50)、含油量(r=-0.47)極顯著負相關，與飽和脂肪酸(r=-0.21)顯著負相關；蛋白質(zhì)與硫苷(r=0.25)極顯著正相關，與含油量(r=-0.55)極顯著負相關。油酸含量與含油量(r=0.28)、飽和脂肪酸(r=0.42)極顯著正相關，與硫苷(r=-0.50)、亞麻酸(r=-0.29)、芥酸(r=-0.92)極顯著負相關；亞油酸與亞麻酸(r=0.49)、飽和脂肪酸(r=0.82)極顯著正相關，與含油量(r=-0.46)、芥酸(r=-0.43)極顯著負相關；亞麻酸與硫苷(r=0.35)、亞油酸(r=0.49)極顯著正相關，與飽和脂肪酸(r=0.22)顯著正相關，與油酸(r=-0.29)極顯著負相關；芥酸含量與硫苷(r=0.40)極顯著正相關，與油酸(r=-0.92)、亞油酸(r=-0.43)、飽和脂肪酸(r=-0.69)極顯著負相關；飽和脂肪酸與油酸(r=0.42)、亞油酸(r=0.82)極顯著正相關，與亞麻酸(r=0.22)顯著正相關，與含油量(r=-0.22)、硫苷(r=-0.21)顯著負相關，與芥酸(r=-0.69)極顯著負相關。

表2 主要品質(zhì)性狀的相關性分析

2.4 品質(zhì)性狀的主成分分析

主成分分析結果顯示8個品質(zhì)性狀共提取出8個主成分，其中前3個主成分的累計貢獻率達到81.62%，可以代表品質(zhì)性狀的主要信息(表3)。第1主成分特征值為2.94，貢獻率為36.69%，表達式為：

表3 主要品質(zhì)性狀的主成分分析

y1=0.16x1-0.35x2-0.22x3+0.51x4+0.23x5-0.07x6-0.55x7+0.43x8

其中芥酸含量貢獻(負)最大，其次為油酸、飽和脂肪酸，該成分反映了強冬性甘藍型油菜脂肪酸組成為高芥酸，低油酸、低飽和脂肪酸的特性，因此第1主成分可以稱為脂肪酸組成因子；第2主成分特征值為2.49，貢獻率為31.09%，表達式為：

y2=-0.47x1+0.32x2+0.25x3-0.12x4+0.55x5+0.41x6-0.09x7+0.36x8

其中亞油酸貢獻最大，其次為含油量、亞麻酸，該成分可反應強冬性甘藍型冬油菜品質(zhì)的整體水平，因此第2主成分可以稱為綜合品質(zhì)因子；第3主成分特征值為1.11，貢獻率為13.84%，表達式為：

y3=0.43x1+0.10x2-0.66x3-0.31x4+0.16x5+0.47x6+0.14x7+0.10x8

其中蛋白質(zhì)貢獻最大，其次為亞麻酸、含油量，該成分代表了具有“高蛋白、高亞麻酸、高含油量”特征的甘藍型冬油菜資源，因此第3主成分可稱為特殊因子，不適合衡量強冬性甘藍型冬油菜種質(zhì)資源的整體品質(zhì)情況。

2.5 甘藍型冬油菜種質(zhì)資源的聚類分析

根據(jù)8個品質(zhì)性狀對109份甘藍型冬油菜種質(zhì)資源進行系統(tǒng)聚類分析，在歐式距離D=58.14水平上可劃分為2個大類群。第Ⅰ類群包含21份資源，占總材料的19.27%，主要特征為具有高硫苷、高芥酸、低含油量，3種成分的平均值分別為95.92 μmol/g，14.23%，40.96%。第Ⅱ類群包含88份資源，主要特征為低硫苷，平均為28.52 μmol/g，含油量、油酸質(zhì)量分數(shù)相對較高分別為44.04%、57.84%(表4)。

表4 甘藍型油菜2個類群主要品質(zhì)性狀的平均值

3 討論

油菜既是我國重要食用油和飼料蛋白來源，也是重要的工業(yè)原料。對油菜含油量、蛋白質(zhì)、硫苷含量、脂肪酸組成等主要品質(zhì)性狀的改良一直是油菜品質(zhì)育種的主要研究目標，改進油菜各營養(yǎng)成分的含量有利于提高油菜的營養(yǎng)價值及其利用率。研究顯示，菜籽含油量提高1%，產(chǎn)油量增加了36.6 kg/hm2[10-12]。李殿榮等[6]研制出含油量高達63.8%油菜種質(zhì)資源，并預測油菜含油量可達70%以上。傅壽仲等[12]研制出含油量達到50%的甘藍型油菜新種質(zhì)。高油酸菜籽油能夠降低血液中有害膽固醇含量，防止動脈硬化，有效預防心血管疾病的產(chǎn)生，具有較高的營養(yǎng)保健作用，高油酸油菜油酸最高可達88%[3，4]。亞麻酸是人體必需脂肪酸，雙低菜籽油中亞麻酸質(zhì)量分數(shù)為9%左右。有研究提出高亞麻酸育種的概念，并探索出一種高效篩選甘藍型油菜高亞麻酸種質(zhì)的方法，獲得一批高亞麻酸資源，選育出亞麻酸質(zhì)量分數(shù)達13.8%的甘藍型冬油菜秦雜油7號[5，7]。本研究對109份強冬性甘藍型油菜種質(zhì)的8個主要品質(zhì)性狀進行分析，發(fā)現(xiàn)所有性狀都呈典型或近似的正態(tài)分布，屬于典型的數(shù)量性狀。強冬性甘藍型油菜種質(zhì)資源的含油量平均為43.44%，顯著低于高含油量油菜[6，10-12]；硫苷含量平均為41.51μmol/g，顯著高于雙低油菜。脂肪酸組成中芥酸含量顯著高于雙低油菜，需加強低芥酸種質(zhì)的創(chuàng)新育種工作，逐步將芥酸質(zhì)量分數(shù)降到1%以下；油酸含量與高油酸油菜相比還有很大的提升空間[3，4]；而亞麻酸含量顯著高于雙低甘藍型油菜，在高亞麻酸新品種選育上有優(yōu)勢。相關性分析表明，強冬性甘藍型油菜的含油量與蛋白質(zhì)極顯著負相關，與前人研究結果一致[21]；蛋白質(zhì)與硫苷極顯著正相關，與所有脂肪酸均不相關；脂肪酸組成中，油酸與亞油酸、芥酸與亞麻酸相關性不顯著，其余脂肪酸之間相關性顯著，這與姚琳等[9]、王麗萍等[21]、趙衛(wèi)國等[23]的研究結果不盡一致，這可能是由于研究材料的遺傳背景不同所致。

4 結論

強冬性甘藍型油菜的硫苷含量與亞麻酸、芥酸、油酸、含油量極顯著相關，芥酸含量與油酸、亞油酸、硫苷極顯著相關，因此，在選育強冬性雙低甘藍型油菜時，芥酸、硫苷是主要考慮指標，同時兼顧油酸、亞油酸、亞麻酸、含油量，而蛋白質(zhì)由于不同材料間的差異較小，可作為輔助選擇指標。

高亞麻酸材料212116(14.44%)、212201(14.33%)、212184(14.18%)、212173(14.09%)、212197(14.09%)、212188(14.12%)、212123(14.00%)，可作為高亞麻酸種質(zhì)資源加以利用。其中212201含油量48.18%，芥酸質(zhì)量分數(shù)0.24%，硫苷含量27.01 μmol/g，品質(zhì)達到高油、雙低標準，可作為高油優(yōu)質(zhì)甘藍型冬油菜新品種選育核心親本材料加以利用。